量子纠缠？量子计算？这些我听不懂的技术面临着哪些挑战？
科学技术是第一生产力。工业文明的前浪早已深入人心，信息科技也正挟裹着我们澎湃向前，而科学技术的下一个后浪将在何方涌起？谁知道答案？可能是你、我、或者是他……与以往的“你问科学家答”不同，这次我们请科学家发起提问，邀请网友参与讨论。诚然，科学家提出的问题与科学技术的未来都没有标准答案，但上下求索而终不止步，不正是科学的魅力所在吗？在这里，我们也选择了网友的“优秀作业”与大家分享。
今天的问题，来自中国科学技术大学的陆朝阳教授：量子纠缠和量子计算做到一百万个量子比特，主要有哪些挑战？
来自@思量的回答：这个问题刚好问到我要做的方向上了，目前博一还没开学，但是看了一点文献。量子比特（quantum bit也叫qubit），是量子信息中的计量单位。
科学家试图证明受量子物理学指导的量子计算机（Quantum Computer）可以胜过传统计算机——量子优势（quantum supermacy）。为了证明量子优势，近期的目标是开发一种无法用常规超级计算机模拟的量子装置，因此，研究人员正在努力扩展多量子位系统。
目前量子比特有两个潜在的大方向，光量子比特和超导量子比特。将来哪个方向是主导目前还没有一个定论，我将来做的是超导量子比特。量子比特要做到更高位，涉及的难点非常多，能不能做出来也将决定量子计算机能不能投入实际应用。
目前量子计算面临的技术挑战有：
1. 量子比特本身不能抑制噪声。传统计算机和量子计算机之间的主要区别之一是它如何处理系统中小的不需要的变化或噪声。由于传统比特位是1或0，因此即使该值略有偏离，对该信号进行的运算也很容易消除该噪声。相比之下，量子比特容错率极低，量子位和量子门不能轻易地抑制物理电路中出现的小错误（噪声）。这就使得在创建所需的量子运算时一旦出现小错误，最终都会导致在计算中出现错误的输出。
2. 无误差量子计算需要量子错误校正（Quantum Error Correction）。尽管量子位操作对噪声敏感，但是我们可以在物理量子计算机上运行量子错误校正（QEC）算法，以模拟无噪声或“完全错误校正”的量子计算机。如果没有QEC，复杂的量子程序不太可能在量子计算机上正确运行。
3. 大数据输入不能被高效载入至量子计算机。虽然量子计算机可以使用少量的量子位来表示大量的数据，但目前尚没有一种将大量经典数据快速转换为量子状态的方法。
4. 量子算法设计难度较大。测量量子计算机的状态会将大的量子状态“坍缩”成单个经典结果，因此，要实现量子加速，就需要全新的算法设计原理和非常聪明的算法设计。
5. 量子计算机将需要一个全新的软件栈。构建有用的设备比仅创建硬件要复杂得多，需要工具来创建和调试特定于量子计算机的软件。
6. 量子计算机的中间态无法被直接测量。调试量子硬件和软件的方法至关重要，当前用于经典计算机的调试方法在量子计算机中是不可能的。
来自@少司命的回答：实话说，是一个挺难回答的问题。通用量子计算做到百万级别比特主要是硬件上的困难。理论上并没有什么特别基础性的困难，更多的是工程上的问题。以超导比特为例，现在state-of-art是50+个比特，离着百万还有很远的距离。很多人会说从50+到万乃至百万没有什么基础性的困难，但这“工程上的问题”已经足够艰巨了。
综上，挑战和困难很多以至于很多人不看好，但是如果真能有一天做到百万级别，那可以解决的问题就很多了。这种诱惑就像要你一个人穿越一片沙漠，穿过去是几辈子花不完的财富，穿不过去也能积累经验探索未知，万一呢？